Scheda Insegnamento: Fisiologia e principi di biotecnologie vegetali A.A. 2016/2017
  • Corso di Laurea: SCIENZE AGRARIE E AMBIENTALI (L-25)
  • Codice: 14774
  • Crediti: 6
  • Anno Off. Formativa: 2016/2017
  • Anno di Corso: 1
  • Erogazione: II semestre
  • Docente: SILVIO TUNDO

Programma

Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire agli studenti le basi fondamentali della fisiologia e delle biotecnologie vegetali. Il corso parte dallo studio delle caratteristiche generali delle cellule vegetali e dei meccanismi di trasporto dell'acqua e dei soluti nella pianta per arrivare ad affrontare tematiche quali la fotosintesi, gli ormoni vegetali e la regolazione delle risposte di difesa della pianta agli stress biotici e abiotici. Agli studenti, inoltre, saranno fornite le conoscenze teoriche di base sulle biotecnologie vegetali, in particolare, sulla trasformazione genetica delle piante.

Risultati ed apprendimento attesi
Lo studente dovrà essere in grado di discutere sulle proprietà dell'acqua e sui meccanismi che regolano il movimento dell'acqua dal terreno all'atmosfera attraverso la pianta; acquisire conoscenze sulla natura della radiazione luminosa; apprendere il meccanismo della fotosintesi, delle reazioni alla luce e di quelle di fissazione del carbonio; distinguere le varie categorie fotosintetiche (C3, C4, CAM) e comprendere il ruolo degli ormoni vegetali nelle risposte fisiologiche della pianta. Lo studente dovrà acquisire inoltre le basi per la comprensione delle biotecnologie vegetali e dei metodi di trasformazione genetica delle piante.

Programma
Caratteristiche generali della pianta e meccanismi di trasporto dell'acqua e dei soluti nella pianta (16 ore di lezioni frontali).
Caratteristiche generali della pianta Parete cellulare: Composizione, struttura e funzioni. Plasmodesmi: Struttura e funzione. Vacuolo: struttura e funzioni Trasporto dell' acqua e dei soluti L'acqua e la pianta: importanza per la pianta; caratteristiche dell'acqua; Il movimento dell'acqua dal terreno all'atmosfera: diffusione, flusso di massa e osmosi; potenziale elettrochimico dell'acqua e potenziale idrico; Componenti del potenziale idrico. Utilizzo del potenziale idrico e metodi sperimentali per la misurazione del potenziale idrico (psicometro e camera a pressione). Il movimento dell'acqua nella pianta: Anatomia dello xilema; assorbimento radicale; pressione radicale; traspirazione; umidità relativa; stomi e regolazione stomatica. Teoria della tensione-coesione. Assorbimento dei soluti: membrana plasmatica; trasporto attivo e passivo; potenziale di Nerst (cenni); canali, carrier e pompe; canale K+ e carrier saccarosio-protoni.

Fotosintesi e trasporto nel floema (12 ore di lezioni frontali).
Fotosintesi: reazioni alla luce e reazioni del carbonio. Biosintesi di amido e saccarosio. Fotorespirazione. Fotoinibizione. Sito di azione degli erbicidi diuron e paraquat Meccanismi di concentrazione della CO2: piante C4 e piante CAM. Rapporto di traspirazione. Il trasporto dei fotosintetati: anatomia del floema; caratteristiche del trasporto floematico; definizione dei tessuti sorgente e tessuti pozzo. Caricamento e scaricamento del floema; Ipotesi del flusso da pressione; Allocazione e ripartizione degli assimilati.

Crescita, sviluppo e difesa (10 ore di lezioni frontali).
Importanza della luce come segnale ambientale; risposte della pianta regolate dalla luce blu e dalla luce rossa; spettro d'azione e spettro d'assorbimento; Scotomorfogenesi e fotomorfogenesi. Fotorecettori. Caratteristiche del fitocromo; forme Pr e Pfr del fitocromo; funzione del fitocromo e ruolo nella percezione dell'ombra in piante eliofile; importanza del fitocromo nella germinazione dei semi; fotoperiodismo; piante longidiurne e brevidiurne; Importanza della lunghezza della notte nella risposta fotoperiodica; dimostrazione del coinvolgimento del fitocromo nella risposta fotoperiodica; vernalizzazione. Percezione del segnale sulle foglie. Gli ormoni vegetali: Che cos'è e come agisce un ormone vegetale; aspetti fisiologici delle attività ormonali: le molteplici risposte indotte dai diversi ormoni; auxine: trasporto polare dell'auxina; distensione cellulare e ipotesi della crescita acida della parete cellulare; fototropismo; gibberelline: induzione di alfa-amilasi nella germinazione dei semi; accrescimento del fusto (distensione cellulare) ed effetto sulla parete cellulare; citochinine: stimolazione della divisione cellulare; acido abscissico: regolazione della chiusura degli stomi; etilene: regolazione della maturazione dei frutti. Brassinosteroidi (cenni). La risposta di difesa delle piante: Metaboliti secondari; risposte di difesa costitutive e indotte, inclusa la risposta sistemica acquisita (cenni).

Biotecnologie vegetali (4 ore di lezioni frontali).
Le biotecnologie vegetali: definizione. Passaggi essenziali per la produzione di piante transgeniche. Importanza della conoscenza dei processi fisiologici per la manipolazione dei caratteri di interesse: Studio di caso: rallentamento del processo di ammorbidimento nelle bacche di pomodoro.

Il corso comprende anche esercitazioni in aula e in laboratorio (6 ore). In laboratorio verranno effettuate esercitazioni riguardanti: l'estrazione dei pigmenti fotosintetici e l'analisi del loro spettro di assorbimento; le colture cellulari e la trasformazione genetica con il metodo biolistico.

Testi consigliati

Taiz L. e Zeiger E. Elementi di Fisiologia vegetale (2013), Piccin Rascio et al. Elementi di Fisiologia vegetale (2012), EdiSES Pupillo P., Cervone F., Cresti M, Rascio N., 2003. Biologia Vegetale. Zanichelli Materiale didattico fornito dal docente (Material provided by the prof. LINK https://moodle.unitus.it/moodle/course/view.php?id=630)

Propedeuticità

Nessuna. Propedeudicità consigliate: chimica, biochimica, fisica.

Frequenza

Facoltativa

Metodologia didattica

Ore lezione: 40

Valutazione del profitto

Prova scritta, prova orale

Descrizione dei metodi di accertamento

La prova scritta verterà su un questionario di 30 domande a risposta multipla, con possibili domande che richiedono una descrizione grafica del processo fisiologico, riguardante l'intero programma. La prova avrà la durata di 1 ora e 30 minuti. La valutazione si baserà sulla conoscenza degli argomenti, sul loro livello di approfondimento e chiarezza di esposizione (per l'eventuale parte grafica). Le domande potranno avere peso diverso a seconda dell'argomento e comunque per tutti gli argomenti trattati (es: movimento dell'acqua nella pianta, fotosintesi, crescita e sviluppo e biotecnologie) dovrà essere dimostrata una sufficiente conoscenza. Il docente potrà proporre all'esaminando una integrazione orale nel caso in cui la prova scritta evidenzi delle minime carenze in specifici argomenti.

Progress tests will be carried out if the numerosity of the class will allow an easy supervision by the teacher during the test. The written exam will be on a questionnaire of 20-26 comprehending multiple choice and open questions about the whole program. The assessment will be based on knowledge of the subjects, their level of detail and the ability to present clearly the subject. Questions can be weighted differently depending on the topic. In any case for all the topics (eg: water movement in the plant, photosynthesis, growth and development and biotechnology) mus be demonstrated sufficient knowledge. The teacher can propose the examinee an oral evaluation in case the written test shows minimum gaps in specific topics.

Luogo lezioni

Ex Facoltà di Agraria
via San Camillo de Lellis snc
Viterbo

Orario lezioni

come da orario pubblicato sul sito

Comunicazioni

Orario di ricevimento per gli studenti: Lunedì dalle ore 09:00 alle ore 11:00